(57)【要約】【課題】本発明は、ＮＯｘ排出量を押さえて燃焼効率を向上することができる同軸噴流方式燃焼器を提供することにある。【解決手段】本発明は、燃焼室８の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段（１６Ｂ〜１６ＣＦ，１８，１９，２０，２３，２５，）を設けたのである。  上記構成とすることで、燃焼室８の中央部領域の燃焼ガス温度を上昇させて保炎性を高め、これにより周辺領域に供給された濃度が低い燃料をも十分に燃焼させることができるので、全体の燃焼ガス温度を高めることなく燃焼効率を向上し得るのである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気が燃焼反応を起こす燃焼室と、この燃焼室に燃料を噴出させる複数の燃料ノズルと、これら複数の燃料ノズルと対をなし前記燃焼室に空気を噴出させる複数の空気孔とを備え、これら対をなす複数の燃料ノズルと空気孔によって燃料と空気とが複数の同軸噴流を形成して前記燃焼室内に噴出されるように構成した同軸噴流方式燃焼器において、前記燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段を設けたことを特徴とする同軸噴流方式燃焼器。
【請求項２】
前記火炎安定化手段は、前記燃焼室の中央部領域の燃料濃度を他の領域より濃くする燃料濃度向上手段であることを特徴とする請求項１記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項３】
前記火炎安定化手段は、前記燃焼室の中央部領域に空気による再循環流を生じさせる手段であることを特徴とする請求項１記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項４】
燃料と空気が燃焼反応を起こす燃焼室と、この燃焼室に燃料を噴出させる複数の燃料ノズルと、これら複数の燃料ノズルと対をなし前記燃焼室に空気を噴出させる複数の空気孔とを備え、これら対をなす複数の燃料ノズルと空気孔によって燃料と空気とが複数の同軸噴流を形成して前記燃焼室内に噴出されるように構成した同軸噴流方式燃焼器において、前記燃焼室の中央部領域の燃料濃度を他の領域より濃くする燃料濃度向上手段を設けると共に、前記燃焼室の中央部領域に空気による再循環流を生じさせる手段を設けたことを特徴とする同軸噴流方式燃焼器。
【請求項５】
前記燃料濃度向上手段は、前記燃焼器の中央部領域に開口する空気孔内を通過する空気を妨げる抵抗体である請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項６】
前記燃料濃度向上手段は、前記燃焼室の中央部領域に対向する燃料ノズルの燃料噴出口を、他の領域に対向する燃料ノズルの燃料噴出口に対し、前記空気孔に接近させた構成である請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項７】
前記燃料濃度向上手段は、前記燃焼室の中央部領域に対向する燃料ノズルから噴出される燃料流速を、他の領域に対向する燃料ノズルからの燃料流速に対して低速度にする手段である請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項８】
前記燃料濃度向上手段は、燃料流速を低速度にした燃料ノズルの燃料噴出口を、他の領域に対向する燃料ノズルの燃料噴出口に対し、前記空気孔に接近させた構成である請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項９】
前記燃料濃度向上手段は、前記燃焼室の中央部領域に対向する燃料ノズルから噴出される燃料流量を、他の領域に対向する燃料ノズルから噴出される燃料流量に対して増加させる手段である請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項１０】
前記燃料濃度向上手段は、前記燃焼室の中央部領域に対向する複数の空気孔の隣接する空気孔間に燃料を噴射する補助燃料ノズルである請求項２又は４記載の同軸噴流方式燃焼器。
【請求項１１】
前記火炎安定化手段は、前記燃焼室の中央部領域に対向する複数の空気孔を通過する燃料と空気の流速を低速化する手段である請求項１記載の同軸噴流方式燃焼器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料と空気を複数の同軸噴流として燃焼室内に供給するように構成された同軸噴流方式燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、同軸噴流方式燃焼器は、例えば特許文献１に記載のように、既に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４８７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の同軸噴流方式燃焼器は、燃料と空気とを急速に混合することが可能であることから、窒素酸化物（以下、ＮＯｘと称する）排出量を低く押さえることができる。その反面、燃焼負荷（燃焼ガス温度）が低い場合には、未燃炭化水素や一酸化炭素の排出量が増加し、燃料の完全燃焼度を計る指標である燃焼効率が低下する問題がある。
【０００５】
そこで、特許文献１の図４及び図１０に示すように、燃焼室の中心部を除く部分に対向する大部分の燃料ノズルの先端を空気孔に接近させ、燃焼器に供給される燃料濃度を高めることで、燃焼ガス温度を上昇させて燃焼効率を向上させることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記構成は、燃料濃度を燃焼器内のほぼ全域に亘って高めることになるので、燃焼器全体の燃焼ガス温度が高くなって燃焼効率を向上させることができるが、全体の燃焼ガス温度が高くなることで、逆に、ＮＯｘ排出量を増加させる問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、ＮＯｘ排出量を押さえて燃焼効率を向上することができる同軸噴流方式燃焼器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段を設けて、燃焼室の中央部領域のみの燃焼ガス温度を高めたのである。
【０００９】
上記構成とすることで、燃焼室中央部領域の燃焼ガス温度を上昇させて保炎性を高め、これにより燃料濃度が低い周辺領域をも十分に燃焼させることができるので、全体の燃焼ガス温度を高めることなく燃焼効率を向上し得るのである。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明によれば、ＮＯｘ排出量を押さえて燃焼効率を向上できる同軸噴流方式燃焼器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明による同軸噴流方式燃焼器の第１の実施の形態として図１〜図３に示すガスタービン燃焼器に基づいて説明する。
【００１２】
通常、ガスタービン発電設備は、大きくは空気圧縮機１と、燃焼器２と、燃料供給系３と、前記燃焼器２で燃焼された燃焼ガスによって駆動されるガスタービン４と、このガスタービン４で駆動される発電機５とで構成されている。
【００１３】
前記燃焼器２は、ディフューザ６を介して高圧空気Ａ２を導入するように前記ガスタービン４の外周部に形成された車室７内に設けられている。そして、前記燃焼器２は、車室７の内側に燃焼室８を形成するために、円筒状の燃焼器ライナ９と、燃焼器ライナ９に接続され前記ガスタービン４のガス入り口側に接続される尾筒１０と、前記燃焼器ライナ９の外周に隙間をもって配置されたライナフロースリーブ１１と、このライナフロースリーブ１１に接続され前記車室７内に開口する尾筒フロースリーブ１２と、前記燃焼器ライナ９の前記尾筒１０とは反対側の端部を塞ぎ、多数の空気孔１４が決められた間隔で穿設されたバーナプレート１３と、前記ライナフロースリーブ１１の前記尾筒フロースリーブ１２とは反対側の端部に設けられ、前記バーナプレート１３の空気孔１４に対向する複数の燃料ノズル１６を有する燃料ヘッダ１５とで同軸噴流方式ガスタービン燃焼器を構成している。
【００１４】
このように構成された同軸噴流方式ガスタービン燃焼器が、一般的にはガスタービン４を囲むように複数缶配列されている。
【００１５】
上記構成において、前記空気圧縮機１は外気Ａ１を導入して圧縮し、圧縮された高圧空気Ａ２を吐出してディフューザ６を介して車室７内に導入する。この車室７から尾筒１０と尾筒フロースリーブ１２との間及び燃焼器ライナ９とライナフロースリーブ１１との間を通してバーナプレート１３と燃料ヘッダ１５との間へ導入し、バーナプレート１３の空気孔１４から燃焼室８内に供給する。一方、燃料供給系３から供給される燃料は、燃料ヘッダ１５の各燃料ノズル１６から前記空気孔１４の中心に向かって噴射される。噴射された燃料が空気孔１４を通過することで、燃料を空気流が包み込むような同軸噴流となった混合気が燃焼室８内に供給され、ここで火炎を形成して高温高圧の燃焼ガスＡ３が生成される。その後、生成された燃焼ガスＡ３は、尾筒１０を経由してガスタービン４に導入されてガスタービン４を駆動し、同軸の発電機５を回転させて発電している。ガスタービン４を駆動した燃焼ガスＡ３は、排ガスＡ４として排出される。
【００１６】
本実施の形態においては、上記構成において、燃焼室８の中央部領域に開口する空気孔１４Ｃに対向する燃料ノズル１６Ｂを、他の燃料ノズル１６Ａよりも下流側に長く形成することで噴出口１６Ｎを空気孔１４Ｃに接近させたことに特徴がある。
【００１７】
このように、燃料ノズル１６Ｂの噴出口１６Ｎを空気孔１４Ｃに接近させることで、接近させた燃料ノズル１６Ｂの先端部が空気孔１４Ｃを塞ぐ状態となるので、燃料ノズル１６Ｂの先端部は空気孔１４Ｃに流入する高圧空気Ａ２を妨げる抵抗体となる。その結果、空気孔１４Ｃに流入しようとした高圧空気Ａ２の一部は他の空気孔１４Ｓ側に流入し、空気孔１４Ｃに導入される空気流量が減少する。一方、燃料ノズル１６Ａ，１６Ｂから噴出される燃料流量は同じであるので、結果として空気流量に対する燃料流量の比率（燃空比）の高い、云い代えれば燃料濃度が高い混合気が空気孔１４Ｃから燃焼室８内に導入され、燃料濃度が低い混合気が空気孔１４Ｓから燃焼室８内に導入されることになる。これにより、燃焼室８内の中央部領域の燃焼ガスＡ３の温度が周囲よりも高くなるので、中央部領域の火炎安定性が向上し、未燃炭化水素や一酸化炭素の排出量を押さえて燃焼効率を向上させることができる。尚、燃焼ガスの温度上昇によりＮＯｘ排出量も増加するが、ＮＯｘ排出量の増加は燃焼室内の中央部の僅かな領域であるので、全体としては微々たるものである。
【００１８】
これに対し、空気孔１４Ｓから噴出される混合気の燃料濃度は低くなるので、逆に未燃炭化水素や一酸化炭素の排出量が増えることが懸念される。しかし、燃焼器８の中央部領域には安定した火炎が形成されているので、その火炎領域が火種となって燃料濃度の低い領域に対して保炎に必要な熱エネルギや活性基を供給できる。その結果、燃料濃度の低い領域の燃焼効率を高めることができ、燃焼器２全体として火炎の安定性を向上でき、未燃炭化水素や一酸化炭素の排出量を抑えることができる。
【００１９】
以上から、ＮＯｘの総排出量を抑え、燃焼器全体の燃焼効率を向上させるには、燃焼室８の中央部の僅かな領域のみの燃料濃度を高くして燃焼火炎の火種を形成する必要がある。
【００２０】
このように本実施の形態によれば、ＮＯｘの総排出量を押さえて燃焼効率を向上できる同軸噴流方式のガスタービン燃焼器を得ることができる。そして、本実施の形態において、空気孔１４Ｃに接近させた燃料ノズル１６Ｂが、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらには燃焼器の中央部領域に開口する空気孔内を通過する空気を妨げる抵抗体を構成する。
【００２１】
図４は、第１の実施の形態の変形例を示すもので、基本構成は第１の実施の形態と同じである。尚、図４において、図１〜図３と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００２２】
図４は、燃焼室８の中央部領域に開口する空気孔１４Ｃに対向する燃料ノズル１６Ｃの先端を空気孔１４Ｃ内に挿入し、空気孔１４Ｃ内に噴出口１６Ｎを開口させたものである。このように燃料ノズル１６Ｃを空気孔１４Ｃ内に挿入することで、第１の実施の形態に比べて、空気孔１４Ｃを通過する高圧空気Ａ２の流量を大幅に制限することができ、空気孔１４Ｃを通過する混合気の燃料濃度を高めることができる。
【００２３】
本実施の形態において、空気孔１４Ｃ内に噴出口１６Ｎを開口させた燃料ノズル１６Ｃが、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらには燃焼器の中央部領域に開口する空気孔内を通過する空気を妨げる抵抗体を構成する。
【００２４】
図５は、本発明による第２の実施の形態の変形例を示すもので、基本構成は第１の実施の形態と同じである。尚、図５においても、図１〜図３と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００２５】
図５は、燃料ヘッダ１５の燃料ノズル１６のうち、燃焼室８の中央部領域に開口する空気孔１４Ｃに対向する燃料ノズル１６Ｄの直径を、他の燃料ノズル１６Ａよりも大きくしたのである。このとき、燃料ヘッダ１５と各燃料ノズル１６とを連通する燃料流通孔１７の直径は同じであり、燃料ノズル１６Ｄのみの直径を燃料流通孔１７の直径よりも大きく形成している。
【００２６】
このように構成することで、燃料流通孔１７を通過した燃料は、拡張された燃料ノズル１６Ｄ内で流速を弱める。したがって、流速が弱められた燃料が空気孔１４Ｃを通過するときには、他の空気孔１４Ｓを通過する混合器よりも燃料濃度が濃い、云い代えれば燃料流量が増加した混合気となる。その結果、第１の実施の形態と同じように、燃焼室８の中央部領域における火炎が安定するので燃焼ガス温度を高めることができ、周囲の燃料濃度の低い混合気に対して燃焼を促進させることができるので、第１の実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【００２７】
尚、参考までに図５の燃焼器による燃焼試験を行い、燃料噴出流速とＮＯｘ及び一酸化炭素の排出量との関係を測定した結果を図６に示す。この結果からも、燃料噴出流速が低くなると、ＮＯｘ排出量は増加するが一酸化炭素の排出量が低下し、火炎の安定性が向上することが分かる。
【００２８】
本実施の形態において、直径を大きく形成した燃料ノズル１６Ｄが、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに燃料流速を低速度にする手段や燃料流量を増加させる手段を構成する。
【００２９】
図７は、第３の実施の形態の変形例を示すもので、基本構成は第２の実施の形態と同じである。尚、図７において、図１〜図５と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００３０】
第３の実施の形態においては、図５における燃料ノズル１６Ｄの先端を燃焼室８の中央部領域に開口する空気孔１４Ｃ側に接近させて燃料ノズル１６Ｅとしたのである。
【００３１】
上記構成とすることで、空気孔１４Ｃを通過する燃料の噴出流速を遅くすると共に、空気孔１４Ｃを通過する高圧空気Ａ２の流量を減らすので、空気孔１４Ｃを通過する混合気の燃料濃度を高めることができ、第１及び第２の実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【００３２】
本実施の形態において、直径を大きく形成し先端部を空気孔１４Ｃに接近させた燃料ノズル１６Ｅが、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに燃料流速を低速度にする手段や燃料流量を増加させる手段、燃料噴出口を他の燃料ノズルの燃料噴出口に対し空気孔に接近させた燃料流速を低速度にした燃料ノズル、燃焼器の中央部領域に開口する空気孔内を通過する空気を妨げる抵抗体を構成する。
【００３３】
図８は、本発明による第４の実施の形態を示すもので、図５に示す第２に実施の形態とは、中央部領域の燃料ノズル１６Ｄに対する燃料ヘッダ１５の燃料流通孔１８の直径を、他の燃料流通孔１７よりも大きくしたのである。
【００３４】
上記のように、燃料ノズル１６Ｄに対する燃料ヘッダ１５の燃料流通孔１８の直径を大きくすることで、燃料ノズル１６Ｄから噴出される燃料流量を他の燃料ノズル１６Ａから噴出される燃料流量よりも増加させることができる。その結果、燃焼室８の中央部領域の燃料濃度を高めて火炎を安定化させることができ、したがって、各実施形態と同等の効果を奏することができる。
【００３５】
本実施の形態において、直径を大きく形成した燃料ノズル１６Ｄ及び燃料流通孔１８が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに燃料流量を増加させる手段を構成する。
【００３６】
図９は、図８に示す第４の実施の形態の変形例を示すもので、図８と同一符号は同一部品を示すので、再度の詳細な説明は省略する。
【００３７】
図９において、図８と異なる点は、図８における燃料ノズル１６Ｄに代え、空気孔１４Ｃに接近させて噴出口１６Ｎを開口させた燃料ノズル１６Ｆを設けたのである。
【００３８】
このように構成することで、燃料ノズルからの燃料流量を増加させることができると共に、空気孔１４Ｃを通過する高圧空気Ａ２の流量を減らすことができるので、空気孔１４Ｃを通過する混合気の燃料濃度を高めることができるのである。したがって前記実施の形態と同等の効果を奏することができる。
【００３９】
本実施の形態において、空気孔１４Ｃに先端を接近させ直径を大きくした燃料ノズル１６Ｆ及び直径の大きな燃料流通孔１８が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに燃料流速を低速度にする手段や燃料流量を増加させる手段、燃焼器の中央部領域に開口する空気孔内を通過する空気を妨げる抵抗体を構成する。
【００４０】
次に、本発明による同軸噴流方式ガスタービン燃焼器の第５の実施の形態を図１０及び図１１に基づいて説明する。
【００４１】
ここに示す第５の実施の形態の燃料ノズル１６（１６Ａ，１６Ｂ）の長さや直径及びバーナプレート１３の空気孔１４Ｓの大きさや位置関係は、第１の実施の形態と同じである。第１の実施の形態と異なるのは、燃焼室８の中央部領域に開口する空気孔１９が、通過する燃料と高圧空気との混合気が旋回して噴出するように、周方向に旋回角をもって穿設されている点である。
【００４２】
上記のように、空気孔１９に旋回角をもたせることにより、空気孔１９の下流の燃焼室８内に、再循環流が形成されるので、火炎の安定性をさらに向上させることができる。その結果、燃焼室中央部領域の燃焼ガス温度を高めることができるので、空気孔１４Ｓから噴出される燃焼濃度の薄い混合気をも十分に燃焼させることができ、未燃炭化水素や一酸化炭素の排出量を低減させて燃焼効率を高めることができる。
【００４３】
ところで、旋回角をもった空気孔１９を有するバーナプレート１３は、図４に示す変形例、図５に示す第２の実施の形態、図７に示す第３の実施の形態、図８に示す第４の実施の形態、図９に示す変形例のバーナプレート１３と置換し、バーナプレート１３の下流側の燃焼室８の中央部領域に再循環流を形成させるようにしてもよい。
【００４４】
本実施の形態において、旋回角をもった空気孔１９が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに再循環流を生じさせる手段を構成する。
【００４５】
図１２及び図１３は、本発明による第６の実施の形態を示すもので、燃料ヘッダ１５に設けられた複数の燃料ノズル１６は、同じ長さや直径を有している。しかし、燃焼室８内の中央部領域に開口する空気孔２０を下流側に向かって拡張したテーパを出口側に設けている。このように構成した目的は、同軸噴流の混合気を急拡張させることで空気孔２０の下流側で混合気に低流速部を形成させることにある。
【００４６】
通常、ガスタービン燃焼器のバーナから噴出される混合気の流速は、火炎が伝播する速度よりも速いので、火炎を一定の位置に安定して保炎するためには、混合気流速を下げて火炎伝播速度と混合気流速が釣り合う領域を形成する必要がある。通常は、ブラフボディと呼ばれる保炎器等が多く使用されるが、本実施の形態においては、空気孔２０の下流側を拡張させることで混合気の低流速部を形成するのである。
【００４７】
即ち、図１３に示すように、圧縮機によって圧縮された高圧空気Ａ２は、燃料ノズル１６から噴出される燃料２１を包み込むようにして空気孔２０に入り、出口側で高圧空気Ａ２と燃料２１はテーパに沿って拡張され、その後、高圧空気Ａ２と燃料２１との同軸噴流は、燃焼室８内に導入される。このとき、他の空気孔１４Ｓからの同軸噴流と比較すると、空気孔２０からの同軸噴流は拡張された分流速が低下しているので、火炎伝播速度と同軸噴流の混合気流速とが釣り合う領域が形成され、その結果、火炎の安定性を向上することができる。
【００４８】
このように、下流に向かって拡張するテーパを出口側に設けた空気孔２０は、図１に示す第１の実施の形態、図５に示す第２の実施の形態、図７に示す第３の実施の形態、図８に示す第４の実施の形態、図９に示す変形例の各バーナプレート１３に適用できることは勿論のことである。
【００４９】
本実施の形態において、拡張したテーパを出口側に設けた空気孔２０が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域に対向する複数の空気孔を通過する燃料と空気の流速を低速化する手段を構成する。
【００５０】
図１４は、本発明による第７の実施の形態を示す。
【００５１】
本実施の形態は、燃焼室８の中央部領域に開口する隣接する空気孔１４Ｃの間のバーナプレート１３に向かって燃料２２を噴射する補助燃料ノズル２３を設けたのである。このように、補助燃料ノズル２３から少量の燃料２２を噴射することで、その燃料は空気孔１４Ｃを通過する別の燃料ノズル１６からの燃料や空気の流れに引き込まれて空気孔１４Ｃ内を通過して燃焼室８内に入る。その結果、空気孔１４Ｃの出口側近傍において、火炎下流の燃焼ガスの逆流により高温となっている循環流領域２４の燃焼ガス温度をさらに上昇させることができる。したがって、空気孔１４Ｃ又は空気孔１４Ｓ（図示せず）から燃焼室８に噴出されてまだ着火していない混合気に、高温燃焼ガスの熱エネルギを移送することで、火炎の安定性を向上するのである。
【００５２】
尚、本実施の形態を第１〜第６の実施の形態及びその変形例に適用することで、互いの保炎性向上の効果が相乗的に効いてくるので、より高い保炎性の向上を図ることができる。
【００５３】
本実施の形態において、補助燃料ノズル２３が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに隣接する空気孔間に燃料を噴射する補助燃料ノズルを構成する。
【００５４】
図１５は、第７の実施の形態の変形例で、補助燃料ノズル２３の先端が対向するバーナプレート１３に補充燃料供給孔２５を設けたのである。このように構成することで、補助燃料ノズル２３から噴出される燃料を、圧縮空気Ａ２を引き込みながら補助燃料供給孔２５に通して効果的に燃焼室８内の循環流領域２４に供給することができるので、さらに保炎性を向上させることができる。
【００５５】
図１６は、第７の実施の形態のさらなる変形例で、補助燃料ノズル２３を延長させてバーナプレート１３に設けた補助燃料供給孔２５に直接接続したものである。このように構成することで、補助燃料ノズル２３から噴出される燃料が圧縮空気Ａ２を引き込むことがなく、その結果、燃料が圧縮空気Ａ２によって希釈されることがなくなるので、燃焼室８内の循環領域２４の燃料濃度を高めることができ、より保炎性を向上させることができる。
【００５６】
これら図１５及び図１６に示す変形例を、第１〜第６の実施の形態及びその変形例に適用することで、互いの保炎性向上の効果が相乗的に効いてくるので、より高い保炎性の向上を図ることができる。
【００５７】
これら図１５及び図１６に示す変形例の補助燃料ノズル２３や補助燃料供給口２５が、本発明による燃焼室の中央部領域の火炎を安定化させる火炎安定化手段及び燃焼室の中央部領域の燃料濃度を濃くする燃料濃度向上手段、さらに隣接する空気孔間に燃料を噴射する補助燃料ノズルを構成する。
【００５８】
次に、本発明による第８の実施の形態を図１７及び図１８に基づいて説明する。尚、図１〜図５及び図８〜図１６と同一符号は同一部品を示すので、再度の説明は省略する。
【００５９】
本実施の形態は、例えば第１の実施の形態による燃焼ノズル１６とバーナプレート１３の空気孔１４との関係を１つのモジュールとし、これらを複数個組み合わせて１つの燃焼器を構成したのである。即ち、図１に示すように設けられた燃料ノズル１６（１６Ａ，１６Ｂ）を有する複数の燃料ヘッダ１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｎをバーナプレート１３に対向させ、このバーナプレート１３には複数の燃料ヘッダ１５Ａ〜１５Ｎの各燃料ノズル１６に対向して夫々空気孔１４を形成したのである。そして、燃料供給系３を複数の燃料供給系３Ａ，３Ｂ〜３Ｎに分岐して燃料を選択的に供給できるように、各燃料供給系３Ａ，３Ｂ〜３Ｎに燃料停止弁２６Ａ，２６Ｂ〜２６Ｎを設けている。
【００６０】
上記構成とすることで、各実施の形態と同等の効果を奏する外、燃料供給系３Ａ，３Ｂ〜３Ｎを選択して燃料を供給できるので、ガスタービンの負荷の変化に対応して最適な燃焼を行わせることができる。また、燃料ノズル１６の増減することで燃焼器１缶当たりの容量を容易に変更させることができる。
【００６１】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態を適用したものであるが、第２から第７による実施の形態を適用できるのは勿論である。
【００６２】
ところで以上の各説明は、同軸噴流方式燃焼器としてガスタービン燃焼器を一例に説明したが、ガスタービン燃焼器に限定されるものではなく、ボイラ用燃焼器や燃料電池の改質機用燃焼器等、気体燃料を燃焼させる燃焼器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による第１の実施の形態を示す同軸噴流方式燃焼器の燃料ノズル近傍の縦断側面図。
【図２】図１のバーナプレートを示す正面図。
【図３】同軸噴流方式燃焼器が使用されているガスタービン発電設備を示すブロック図。
【図４】本発明による第１の実施の形態の変形例を示す図１相当図。
【図５】本発明による第２の実施の形態の変形例を示す図１相当図。
【図６】燃料噴出流速とＮＯｘ及び一酸化炭素の排出量との測定結果を示す関係図。
【図７】本発明による第３の実施の形態の変形例を示す図１相当図。
【図８】本発明による第４の実施の形態を示す図１相当図。
【図９】本発明による第４の実施の形態の変形例を示す図１相当図。
【図１０】本発明による第５の実施の形態を示す図１相当図。
【図１１】図１０のバーナプレートを示す正面図。
【図１２】本発明による第６の実施の形態を示す図１相当図。
【図１３】図１２の一部拡大図。
【図１４】本発明による第７の実施の形態を示す図１３相当図。
【図１５】第７の実施の形態の変形例を示す図１３相当図。
【図１６】第７の実施の形態のさらなる変形例を示す図１３相当図。
【図１７】本発明による第８の実施の形態を示す同軸噴流方式燃焼器の燃料ノズル近傍の縦断側面図。
【図１８】図１７のバーナプレートを示す正面図。
【符号の説明】
【００６４】
１…圧縮機、２…燃焼器、３…燃料供給系、４…ガスタービン、５…発電機、８…燃焼室、９…燃焼器ライナ、１３…バーナプレート、１４(１４Ｃ，１４Ｓ)，１９，２０…空気孔、１５(１５Ａ，１５Ｂ〜１５Ｎ)…燃料ヘッダ、１６(１６Ａ〜１６Ｆ)…燃料ノズル、１７，１８…燃料流通孔、２１，２２…燃料、２３…補助燃料ノズル、２４…循環流領域、２５…補助燃料供給孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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